太阳活动区形成的模拟

我们展示了一个关于太阳表面活动区形成的辐射磁流体动力学模拟。该模拟模拟了一个浮力磁通量管从对流层深度7.5 Mm上升到太阳光球的过程。磁等离子体在对流层中的上升伴随着主要是水平方向的膨胀。这种膨胀导致了等离子体密度与磁场强度之间的标度关系，即$B\propto\varrho^{1/2}$。磁通量浮现到光球层表现为一个复杂的磁场图案，这是上升磁场与湍流对流流动相互作用的结果。首先出现表面上的小尺度磁元，随后它们逐渐合并成更大的磁聚集区，最终形成一对相反极性的黑子。尽管正在形成的黑子附近的平均流场方向是径向向外的，但磁场与速度场涨落之间的相关性使得黑子能够积累磁通量。这种相关性源于洛伦兹力驱动的、相反极性碎片的反向流动。模拟活动区的形成伴随着本影之间的瞬时光桥和本影点。结合最近的太阳黑子模拟，这项工作突显了本影点、光桥和半影纤维的共同磁对流起源。